Типы фрезерных станков по металлу: какие бывают основные группы, основные виды и назначение станков

Основные преимущества станков с чпу

• По одной и той же программе можно выпускать крупные партии абсолютно идентичных изделий с неизменно высоким уровнем точности и качества их изготовления.
• Быстрая и удобная перенастройка оборудования с изготовления одного изделия на другое. Для этого необходимо выбрать соответствующую управляющую программу из списка программ, который хранится в памяти ЧПУ. Управляющую программу можно использовать неограниченное количество раз. Станки с ЧПУ, выполняющие механическую обработку, оснащены автоматической револьверной головкой, в которой закреплено несколько инструментов. Она позволяет станку самостоятельно менять рабочие инструменты. В лазерных станках универсальным рабочим инструментом является сфокусированный лазерный луч, при помощи которого выполняется большое разнообразие производственных операций.
• Более высокая скорость обработки изделий по сравнению с обычными станками.
• Производительность в 2-5 раз выше по сравнению со станками с ручным управлением.
• Высочайшая точность обработки, которую невозможно достигнуть на станках с ручным управлением. Оборудование с ЧПУ позволяет обрабатывать самые мелкие детали, изготавливать изделия сложной формы. Точность сохраняется при многократном запуске управляющей программы.
• Возможность изготовления изделий, имеющих особо сложную конфигурацию или крупные размеры. Такие изделия проблематично или вовсе невозможно производить на обычных станках.
• Работа станка по управляющей программе позволяет более точно рассчитывать сроки изготовления конкретной партии изделий и, соответственно, максимально полно задействовать оборудование в производственном процессе.
• Возможность обеспечить полную автоматизацию производства путем объединения нескольких станков с ЧПУ в производственную линию по типу конвейера.
• Участие человека сведено к минимуму, что дает возможность сократить количество персонала и расходы на оплату его труда. Функции оператора сводятся, в основном, к ежедневному техобслуживанию станка, а также к подготовительным и заключительным производственным операциям: установка материала или заготовки для обработки, выбор управляющей программы, снятие готовых изделий и т.д. Один оператор может обслуживать несколько станков с ЧПУ.
• Поскольку управление станком осуществляется автоматически, а не вручную, минимизирован риск брака вследствие ошибок персонала. Выпуск бракованных изделий может быть при некорректном составлении программы. В этом случае производство нужно остановить, исправить программу и запустить процесс заново.

Выбор кинематики 3D фрезерного станка с ЧПУ

Немаловажным параметром 3D фрезерного станка чпу, является механика . От ее схемы и вида, зависит точность позиционирования рабочего инструмента(фрезы), а от этого зависит и качество конечного изделия. Существует несколько видов компонентов кинематики станков, выделим основные:

Первый, это реечный привод, когда портал станка перемещается с помощью системы с приводной шестерней и плоской металлической рейкой с множеством зубцов. На данный момент эта система является наиболее точной для применения к крупногабаритным стационарным станкам.

Третий вид — цилиндрические направляющие, по которым передвигаются линейные подшипники. Например, такая кинематика применяет в настольных станках чпу Aman. Так как не требуется повышенной жесткости.

Выбор кинематики влияет в первую очередь на точность движений по осям X или Y и допуски по размерам и поверхностям конечных изделий.

Выбор шпинделя

При выборе шпинделя для фрезерного станка чпу, вам необходимо сосредоточить внимание на таких параметрах:  количество оборотов, мощность электромотора и система охлаждения. Самым важным при подборе шпинделя — определиться с каким видом обработки вы планируете работать.

Если необходимо выполнять гравировку небольших изделий с помощью тонких гравировальных фрез, подойдет низко оборотистый и слабо мощный шпиндель до 1500W. Такой узел позволит обрабатывать большинство материалов кроме твердых сплавов железа. Если речь идет о высокой производительности реза, например вы планируете поточно изготавливать мебельные элементы из дерева, или быстро обрабатывать большие объёмы материала, вам необходима будет высокопроизводительная фреза, а значит и шпиндель должен иметь запас по мощности, чтобы не «закусывать» материал при медленных скоростях подачи. В этой случае нужно рассматривать шпиндель с мощностью от 2200W.

Система охлаждения шпинделя влияет на долговечность и шумность работы. Например, шпиндели с воздушным охлаждением гораздо более шумные, нежели системы с водяным. Однако водяное охлаждение требует комплекса специальных дополнительных опций, таких как помпа для создания давления в системе и емкости с водой, либо наличие чиллера, но как правило все это есть в комплекте поставки станка.

Виды фрезеров в зависимости от рабочего материала

Фрезерные станки с программным управлением предназначены для обработки различных материалов:

• дерева, МДФ, ДСП, фанеры;
• цветного и черного металла;
• стекла и оргстекла;
• пластика или акрила.

Для правильного выбора следует детально рассмотреть особенности оборудования в соответствии с предполагаемым для работы материалом.

Фрезерные аппараты с ЧПУ по металлу отличаются прочной конструкцией и высокой мощностью.

Чтобы уменьшить изнашивание или избежать заклинивание фрезы, ЧПУ станки оснащают системой подачи охладительной жидкости к месту рабочего контакта. В качестве охладителя используют воду или машинное масло.

Чтобы автоматически устранять отходы с обрабатываемых поверхностей в процессе фрезеровки, в станках предусмотрена конструкция для установки системы отсоса воздуха. Для этого на специальные крепления устанавливают раструб мощного промышленного пылесоса.

Выбор фрезерного станка по металлу с ЧПУ зависит от типа материала и поставленной задачи:

• Настольный гравировальный станок с ЧПУ по металлу используют для фрезеровки и гравировки изделий из мягких металлов, например, латуни.

• Для грубой и финишной обработки цветных металлов подойдет фрезерный и гравировальный аппарат с функцией 3D. Он служит для серийной работы с литыми заготовками, выпуска изделий из алюминиевых плит и листов. Для ускорения производственного процесса возможна комплектация системой автоматической смены инструмента.

• Для производства рекламных конструкций, 3D-обработки подойдет серия 2500, где на выбор предусмотрено 4 величины рабочего поля по координатам X и Y.

• Для раскройки листовых металлов, фрезеровки и 3D-обработки алюминия и его композитов (панелей) предназначены фрезерные станки с ЧПУ по металлу серии 3000, 3200, 4000 (усиленный с большей производительностью), 4400 (с функцией 4D-обработки) и 5000 (с автоматической подменой инструмента).

Технические характеристики ЧПУ-оборудования для металла позволяют ему работать и с другими материалами.

Домашние станки с чпу

Главной особенностью так называемых домашних станков с ЧПУ выступает отсутствие требований к высокой производительности и мощности оборудования. При этом особой популярностью пользуются универсальные модели, позволяющие выполнять самые разные операции по обработке различных материалов. Прежде всего, речь идет о деревянных заготовках.

В сегодняшних условиях многие производители стремятся расширить рынки сбыта, в том числе за счет относительного нового сегмента – домашних станков с ЧПУ. Wattsan не является исключением из этого правила, выпуская сразу несколько моделей подобного оборудования.

Главное, что их отличает от продукции других брендов, — это сочетание надежности, компактных размеров, экономичности и разумного уровня цен, что особенно важно для частных клиентов.

Копировально-фрезерные

Копировально-фрезерные устройства нужны, чтобы создавать на заготовке неплоскую поверхность, форма которой должна соответствовать исходному образцу. Особое место применения станка занимает производство скульптурных объемных деталей.

К основным видам фрезерно-копировальных станков относятся:

• Станки с нижним местоположением шпинделя. В них включены: станина, вертикальный шпиндель, привод вращения шпинделя. На шпинделе может быть сразу расположено несколько фрез, которые устанавливаются в рабочее положение, благодаря перемещению шпинделя по высоте.
• Устройства с верхним местоположением шпинделя. В конструкцию изделий входят: станина со столом и хоботом в задней части. Шпиндель вращается при помощи клиноременной передачи. Рабочий стол устройства оснащен направляющей линейкой. В вырезе стола находится приводной обрезиненный приводной ролик, а в другой части неприводной ролик, который прижимается к первому педалью.
• Станки с верхним шпинделем и подвижным столом. Они отличаются от других видов станков тем, что стол для закрепления заготовок перемещается в двух направлениях.
• Устройства двусторонние с подвижной кареткой. Они имеют протяженную станину, по направляющим которых каретка перемещается.

Лазерные станки с чпу

Рабочим инструментом такого станка является лазерный луч, сфокусированный в точку очень малого диаметра. Он воздействует на материал бесконтактным способом исключительно в зоне обработки, поэтому в материале не возникают деформации и другие повреждения.

В нашей стране наиболее распространены лазерные станки с волоконными и газовыми (СО2) источниками лазерного излучения. Волоконные источники генерируют излучение с длиной волны 1,064 мкм. Оно прекрасно поглощается металлами, поэтому волоконные лазерные станки чаще всего применяют для обработки всех видов металлов. Их также используют для работы с камнем, керамикой, резиной, некоторыми видами пластмасс и полимерных материалов.

Волоконные лазерные станки с ЧПУ выполняют широкий спектр производственных операций:

Резка материалов. Станки обеспечивают очень высокие скорость и точность резки, формируют идеально гладкие края разрезов, не требующие дополнительной обработки, вырезают детали сложной и уникальной конфигурации, создают микроскопические вырезы, которые невозможно выполнить на другом оборудовании.

Для резки применяют два метода:

• плавление – металл нагревается лазерным лучом до температуры плавления, и вспомогательный газ выдувает из зоны реза образовавшийся расплав. Газ охлаждает кромки разреза, препятствуя их деформации, а также выполняет другие технологические функции. Кислород вступает в реакцию окисления с нагретым металлом, в результате чего в зоне реза выделяется дополнительное тепло, которое помогает увеличить скорость резки и толщину разрезаемого материала. С кислородом режут нелегированные стали и черные металлы. Инертные газы (азот, аргон) предотвращают окисление кромок разреза, так как препятствуют поступлению в зону реза атмосферного воздуха, в котором содержится кислород. Кромки остаются безупречно гладкими и чистыми. Аргон используют для резки титана, а азот – для нержавеющей и других видов легированной стали, цветных металлов и их сплавов.
• испарение – лазерный луч разогревает металл в зоне реза до температуры кипения, и материал испаряется. Этот метод требует высоких энергозатрат, поэтому его используют реже, чем метод плавления. Сферу его применения составляют вырезание тонких деталей и резка листов малой толщины.

Гравировка. Эта технология обработки предполагает удаление верхнего слоя материала на заданную глубину. Луч движется по установленной в программе траектории и создает на поверхности материала любые изображения: от самых простых до сложнейших, таких как фотография или картина.

Сварка. Тончайший лазерный луч обеспечивает высокоскоростную сварку с созданием глубоких сварных швов. Волоконный лазер позволяет сваривать не только металлы, но и неметаллические и даже разнородные материалы, которые невозможно соединить другими методами сварки.

На волоконных лазерных станках можно выполнять и другие операции, в том числе:

Волоконные лазерные станки с ЧПУ легко перенастроить с одной операции на другую. Эти станки достаточно просты в управлении, отличаются высокой надежностью и долговечностью. Срок эксплуатации волоконного лазерного источника составляет 100 тысяч часов.

Газовые (СО2) лазерные источники генерируют излучение с длиной волны 10,6 мкм, которое хорошо подходит для резки и гравировки неметаллических материалов: древесина, фанера, картон, бумага, стекло и оргстекло, пластмасса, акрил, резина, ткань, кожа. Для работы с металлами СО2 лазерные станки не подходят, так как поверхность металлов отражает коротковолновое излучение.

Если вы планируете оснастить производство лазерным станком с ЧПУ, это оборудование можно приобрести по приемлемым ценам на маркетплейсе stanki-doma.ru. В нашем каталоге представлены станки на базе волоконного и СО2 лазера, комплектующие и большой выбор расходных материалов.

Настройка станка

Этот этап предусматривает несколько шагов:

1. Предстартовый. Перед запуском станка убедитесь, что масло и охлаждающая жидкость заполнены по максимуму. Обратитесь к инструкции, если вы не знаете, как это сделать. 
2. Убедитесь, что в рабочей зоне нет посторонних предметов. 
3. Если станку требуется подача воздуха, убедитесь, что компрессор включен и давление соответствует требованиям, указанным в инструкции.
4. Пуск / Домой. Подключите станок к питанию и запустите. Главный выключатель обычно расположен в задней части устройства, кнопка питания — в левом верхнем углу на панели управления.
5. Загрузите все инструменты в карусель в том порядке, который указан в списке программы ЧПУ. Для станков с одним инструментом — установите в шпиндель фрезу.
6. Установите деталь в тиски или закрепите на столе, зафиксируйте.
7. Установите показатель коррекции на длину инструмента. Переместите инструменты к верхней части детали в порядке, указанном в программе ЧПУ, и затем установите показатели коррекции.
8. Установите коррекцию осей X и Y. После того, как тиски или другие детали будут правильно установлены, настройте коррекцию на установку заготовки (нулевой позиции), чтобы найти начальную точку X и Y детали.
9. Загрузите программу ЧПУ в систему управления станком с помощью USB-накопителя.

Поворотное устройство

При комплектовании фрезерного станка с чпу поворотной осью (4-й осью) , вы сможете создавать балясины для лестниц, или изготавливать сложные цилиндрические резные предметы из дерева (например шахматные фигуры) , а также гравировать на стеклянных бутылках, и даже натуральном камне.

Как правило, поворотное устройство подключается к центральной плате управления станком и работает синхронно со всей системой в автоматическом режиме. Таким образом достигается полноценная 3D фрезеровка. Однако надо иметь ввиду, что не все программы обработки могут создать задание для всех 4-х осей (X, Y, Z, A-поворотная).

Всем известный ArtCAM может формировать задания для обработки только  3 осей. Программа ГЕММА-3Д умеет формировать задания даже для 5 осевых фрезерный станков с чпу. Так что проблема с программным ограничением решается. Да и по опыту, можем сказать что при использовании поворотной оси в любом случае ось Y вам не понадобится, таким образом ARTcam всегда остается в тренде.

Надеемся статья вам помогла понять из чего складывается стоимость станка и предназначение дополнительных опций. Наша компания является официальным дистрибьютором фрезерных станков с чпу Advercut и настольных 3D фрезерных станков с чпу  Aman. А также лазерных граверов Raylogic. Данные станки представлены в нашем демо-зале в г. Москва. Станки всегда в наличии.

Что ж!, А на этом у нас все! С вами был 

, увидимся в следующих статьях!

Сверлильный

Сверлильные станки с ЧПУ способны обрабатывать изделия фланцевого, корпусного и плоскостного типа с использованием разного инструмента (сверла, развертки, зенкеры и т. п.). Они выпускаются нескольких разновидностей:

• вертикально- и горизонтально-сверлильного типа;
• с одним или несколькими шпинделями;
• с ручной и автоматической сменой инструмента.

Предлагаются также многооперационные сверлильно-фрезерные аппараты.

Функциональные способности станков расширяются за счет дополнительной оснастки:

• поворотные, наклонные и маятниковые рабочие столы;
• навесные кондукторы;
• патроны для нарезания резьбы;
• револьверные головки;
• патроны быстросъемного типа.

Особой конструкцией отличаются радиально-сверлильные станки с возможностью поворота колонны на 360 °. Они имеют цифровую индикацию и систему коррекции по длине инструмента. Точность позиционирования стола составляет 0,05 мм, а установки координат на радиально-сверлильном станке — 0,001 мм. Количество управляемых координат 3. Одновременно можно управлять двумя координатами.

Основные технические характеристики:

1. Максимальный диаметр сверления. Определяет возможности оборудования. Наиболее распространены станки, способные сверлить отверстия до 80 мм.
2. Скорость вращения шпинделя и ее регулировка. Частота вращения может достигать 2000–3000 об/мин.
3. Размеры рабочего стола. Они зависят от габаритов самого станка. Ширина обычно составляет 40–60 см, а длина может достигать 1,5–2 м и более.

 Важно!  Сверлильные станки с ЧПУ работают с любым материалом, но наиболее востребовано оборудование для обработки черных и цветных металлов.

Станки для оргстекла и пластика

В этих станках с ЧПУ применяют фрезы с твердосплавными, корундовыми или алмазными рабочими поверхностями. Они бывают двух видов:

• С напылением.
• Цельноспеченные. Отличаются высокой прочностью и долговечностью. Их производят при большой температуре и высоком давлении методом запекания алмазной крошки.

Обязательное условие работы на таком оборудовании — подача жидкости в место контакта фрезы с поверхностью обработки. Она способствует не только охлаждению, но и быстрому удалению пыли и фрагментов, которые мешают процессу и могут испортить заготовку при попадании под фрезу.

Для 3D-фрезерования, плоскостного раскроя и гравировки применяются станки серии:

• 3000 (классический 3D-станок),
• 3200 (предполагает быструю и частую смену инструмента),
• 4000 (усиленный вариант модели 3000 с большей производительностью),
• 4400 (с функцией 4D-обработки),
• 5000 (с автоматической сменой инструмента).

Указанные фрезерные станки предназначены для работы со следующими материалами:

• поливинилхлорида,
• акрилового стекла,
• поликарбоната,
• макетных пластиков,
• разных видов стеклопластика.

Кроме того, такое оборудование способно обрабатывать другие твердые материалы и заготовки из металла.

Станки плазменной резки

Резка металла осуществляется направленным потоком плазмы, то есть раскаленного ионизированного газа, который подается под высоким давлением и на огромной скорости. Ключевым элементом станка является плазмотрон – устройство для генерирования плазмы. Траектория его перемещения контролируется ЧПУ.

В процессе резки плазменно-дуговым методом между разрезаемым токопроводящим металлом и электродом плазмотрона образуется электрическая дуга. Компрессор подает в сопло под большим давлением воздух или другой газ. Струя газа совмещается с электрической дугой, разогревается до сверхвысокой температуры, превращается в плазму и расплавляет металл.

Метод резки плазменной струей предусматривает образование дуги внутри плазмотрона между электродом и соплом. Дуга преобразует газ в струю плазмы, которая поступает из плазмотрона в зону обработки и режет металл. Данный метод применяют для резки материалов, не проводящих ток.

Плазма разогревается до 5 – 30 тысяч градусов Цельсия, что дает возможность резать любые металлы, в том числе, тугоплавкие и имеющие большую толщину, в частности:

Плазморезы обладают достаточно внушительным количеством преимуществ:

У этого оборудования есть и недостатки, среди которых можно выделить:

В связи с перечисленными недостатками станки плазменной резки уступают в распространении лазерным станкам. Плазморезы используют для раскроя листовых материалов, резки труб, резки отверстий, художественной фигурной резки. Основной сферой их применения является резка металлов большой толщины.

Степень автоматизации

В управляющих системах СЧПУ, которыми оборудуются станки с программным обеспечением, тоже есть свои схемы классификации. Здесь разделение идет по следующим параметрам:

1. Назначение. Выпускаются позиционные, прямоугольные, непрерывные, комбинированные станочные системы управления.
2. Способ загрузки. Программное обеспечение в систему может устанавливаться через диск, флеш-носитель, магнитную или перфорированную ленту.
3. Тип привода: шаговый, ступенчатый, регулируемый.
4. Число управляемых (одновременно) координат и погрешности их задания.

Степень автоматизации оборудования обозначается Ф «N», и в его маркировке стоит на последнем месте.

• Ф1 — механизм оснащен устройством цифровой индикации. Координаты перемещения вводятся с клавиатуры, каждый раз на один кадр программы.
• Ф2 — в оборудовании используется позиционная (в сверлильных и координатно-расточных группах) или прямоугольная (во фрезерных, токарных и расточных группах) система управления.
• Ф3 — оборудование с контурными или непрерывными СЧПУ. Используя их можно обрабатывать поверхности любой степени сложности.
• Ф4 — ЧПУ станком управляет многооперационная комбинированная СЧПУ, в которой совмещаются возможности контурного и позиционного управления.
• Ц — цикловое программное управление. Самая дешевая и простая система автоматизации. Устанавливается на машины для производства однотипных деталей. Система циклового управления используется на станках с 2-3 точками позиционирования.

В маркировку обязательно вводятся индексы, отражающие наличие устройств автоматической смены инструмента (АСИ). Обозначаются они буквами: «Р» — смена и фиксация инструмента, осуществляются поворотом револьверной головки, «М» — смена инструмента из специального барабана, так называемого, инструментального магазина.

Сфера применения станков с чпу

Числовым программным управлением оснащены различные виды станков, в том числе, фрезерные, токарные, шлифовальные, лазерные, электроэрозионные, станки гидроабразивной и плазменной резки, универсальные и многие другие. Благодаря большому разнообразию станки с ЧПУ применяют во многих отраслях промышленности, а именно:

• металлообработка: 2D и 3D фрезерование деталей, нарезание резьбы, сверление отверстий, изготовление объемных деталей сложной формы, изготовление пресс-форм для литья, токарная обработка, резка металла, гравировка серийных номеров и штрих-кодов;
• изготовление высокотехнологичного оборудования для аэрокосмической отрасли: деталей двигателей и крыльев, элементов шасси, компонентов редукторов и разъемов, втулок, коллекторных труб, титановой обшивки;
• производство оборудования для энергетики: паровых и газовых турбин, элементов корпуса и трубопроводов АЭС и т.д.;
• изготовление оборудования для нефтяной и газовой промышленности;
• станкостроение;
• автомобилестроение: изготовление деталей двигателей, коробки передач, ведущих мостов и других деталей, обработка поверхностей, хонингование цилиндров, нарезка резьбы и т.д.;
• электроника: изготовление печатных плат, корпусов и лицевых панелей, охлаждающих радиаторов, фрезерование технологических отверстий и т.д.;
• производство мебели: фасадов, ножек, опор, художественная резьба, сверление отверстий под крепежные элементы и фурнитуру, раскрой листовых материалов (МДФ, ДВП, ДСП);
• серийное производство входных и межкомнатных дверей и изготовление уникальных дверей по индивидуальным заказам;
• изготовление наличников в различных техниках резьбы;
• производство интерьерных украшений: резных потолочных и настенных панелей, колонн, имитации лепнины и т.д.;
• изготовление художественного паркета;
• создание архитектурных 3D макетов;
• изготовление малых архитектурных форм;
• изготовление моделей и прототипов изделий;
• производство рекламной продукции: вывесок, рекламных конструкций, раскрой листовых материалов и т.д.;
• изготовление элементов фирменного стиля;
• изготовление сувенирной продукции и ее гравировка;
• нанесение гравировки на ювелирные украшения, эксклюзивное оружие, награды и кубки, посуду, предметы интерьера, одежду и т.д.;
• изготовление печатей и штампов;
• производство тары и упаковки из различных материалов.

Токарные станки

Токарная обработка представляет собой вытачивание изделия или детали из вращающейся заготовки методом снятия стружки при помощи резца. Для фиксации заготовки используется патрон, закрепленный на шпинделе. Ось шпинделя может быть расположена горизонтально или вертикально.

Токарные станки с ЧПУ классифицируют по типу выполняемых работ:

• центровые – предназначены для вытачивания деталей прямо- и криволинейной, цилиндрической, конической форм;
• патронные – применяются для резки деталей сложной формы, нарезания резьбы, сверления, зенкеровки, обтачивания под фланцы, втулки, шестерни и диски. Обработка заготовок производится как изнутри, так и снаружи;
• патронно-центровые (комбинированные) – используются для наружной и внутренней обработки особо сложных изделий. Станки совмещают функции патронных и центровых моделей;
• карусельные – применяются для обработки заготовок, имеющих неправильную форму или крупные размеры. На одностоечных карусельных станках обрабатывают заготовки диаметром до 2 метров, для работы с заготовками большего размера предназначены двухстоечные станки.

На токарных станках с ЧПУ обрабатывают металлы, древесину. В основном токарная обработка применяется для деталей, имеющих форму тел вращения.